年产54万吨丙烯精馏塔工艺设计

年产54万吨丙烯精馏塔工艺设计内容摘要：

9Fx C H ??? 丙烷进料摩尔组成： 38 1 0 .9 3 0 6 0 .0 6 9 4Fx C H ? ? ? 丙烯塔顶摩尔组成： 38 0. 99 60 / 42 .0 8 . 99 60 / 42 .0 8 0. 00 4 / 44 .0 9Dx C H ??? 丙烷塔顶摩尔组成： 38 1 0 .9 9 6 2 0 .0 0 3 8Dx C H ? ? ? 丙烯塔釜摩尔组成： 36 0 .1 5 2 0 / 4 2 .0 8 0 .1 5 8 10 .1 5 2 0 / 4 2 .0 8 0 .8 4 8 0 / 4 4 .0 9wx C H ??? 丙烷塔釜摩尔组成： 38 1 0 .1 5 8 1 0 .8 4 1 9Fx C H ? ? ? 同理，计算得各组分的摩尔分数如表 所示。 表 各组分的摩尔分数 进料 塔顶产品 塔釜液 丙烯 丙烷 共计 （ 2）计算进料量和塔底产品量 项 目 组 分 项 目 组 分 西北大学专科毕业论文（设计） 7 根据进料、塔顶产量和塔底产量的关系有： ? FDF D WF x D x W x???? ? ? ? ? （ ） 已知： 6750 /D kg h? 则 ： ? 6750 ??? ? ? ? ? 解得： kg h? 6 7 5 0 5 7 3 . 1 2 9 7 7 3 2 3 . 1 2 9 7F k g h? ? ? 式中 Fx —— 原料液易挥发组分的质量 分数； Dx —— 馏出液中易挥发组分的质量 分数； Wx —— 釜残液中易挥发组分的质量 分数。 物料衡算计算结果见表 表 物料衡算 组分 36CH 38CH 共计 相对分子质量 进料 kgh 质量分数 /% 100 /kmol h 摩尔分数 /% 塔顶 kgh 6723 27 6750 质量分数 /% 100 /kmol h 摩尔分数 /% 100 塔釜 kgh 质量分数 /% 100 kmolh 摩尔分数 /% 100 塔温的确定 确定进料温度 操作压力为 MP? （绝对压力） 假设：泡点进料，温度 为 45C? ,依 T .P 查 参考资料 1，图 144 得到平衡常数 k 值。 西北大学专科毕业论文（设计） 8 因为 1iikx ??? 所以 确定进料温度为 45C? ，进料组成的 iikx值 确定塔顶温度 假设：塔顶露点温度为 44C? ，同理查 参考资料 1，图 144得 k 值。 塔顶物料组成的 /iiyk值见表。 表 进料组成的 iikx值 进料 ix ik iikx 36CH 38CH 共计 表 塔顶物料组成的 /iiyk值 塔顶物 料 iixy? ik iiiiyxkk? 36CH 38CH 共计 因为 1iiyk ??? 所以 确定塔顶温度为 44C? ，塔顶物料组成的 iiyk值见表。 确定塔釜温度 假设：塔釜温度为 50℃ ，查 参考资料 1，图 135 得 k 值。 因为 ?? 误差超过 2% ，说明假设的温度过高。 再假设：塔釜温度为 49℃ ，查 参考资料 1，图 135得 k 值。 因为 1iikx ??? 所以 ： 确定塔釜温度为 49℃ ,计算过程数据见表 、表。 表 塔釜温度计算过程数据 （一） 塔釜物料 ix ik iikx 36CH 38CH 共计 西北大学专科毕业论文（设计） 9 表 塔釜温度计算过程数据 （二） 塔釜物料 ix ik iikx 36CH 38CH 1， 00 共计 西北大学专科毕业论文（设计） 10 3 精馏塔板数及塔径的计算 塔板数的计算 最小回流比的计算 （ 1）求相对挥发度 ij? 查 参考资料 6,66 页式（ 718） iiiijj jjyxky kx? ?? （ ） 计算举例： 丙烯 44 ?℃ 49 ?℃ 4 4 4 9 1 . 0 1 . 1 2 1 . 0 4 7 7ik k k? ? ? ?℃ ℃ 丙 烷 44 ?℃ 49 ?℃ 4 4 4 9 0 . 8 8 0 . 9 9 0 . 9 3 8 0jk k k? ? ? ?℃ ℃ 其相对挥发度为 1 .0 4 7 7 1 .1 1 7 00 .9 3 8 0iij jkk? ? ? ? 相对挥发度见表 表 相对挥发度见 组分 44k℃ k49℃ 44 49kk℃ ℃ ij? 丙烯 丙烷 （ 2）求最小回流比 查 参考资料 6,87 页式（ 740） 因为是泡点进料 06qFxx?? ? ? ? 塔顶丙烯 丙烷的相对挥发度 ： ? ? 塔釜丙烯 丙烷的相对挥发度 ： ? ? 进料丙烯 丙烷的相对挥发度 ： F? ?? 平均相对挥发度 ： 1 . 1 1 3 6 1 . 1 2 1 . 1 1 6 8m D W? ? ?? ? ? ? 西北大学专科毕业论文（设计） 11 由相平衡方程式 ? ? 1 .1 1 6 8 0 .9 3 0 6 0 .9 3 7 41 1 1 0 .1 1 6 8 0 .9 3 0 6mqq xy x?? ?? ? ?? ? ? ? 最小回流比 ? ?minR ： m in 0. 99 62 0. 93 74 . 93 74 0. 93 06DqqqxyR yx? ?? ? ??? 计算最少理论板数 m i n1 0 . 9 9 6 2 1 0 . 1 5 8 1lg lg1 1 0 . 9 9 6 2 0 . 1 5 8 11 1 6 4 . 5 5 9 0l g l g 1 . 1 1 6 8WDDWmxxxxN??? ???? ? ? ? ?? ? ? ??? ????? ? ? ???? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? 塔板数和实际回流比的确定 取回流比 15R? 由 m in 1 5 8 .6 4 7 1 0 .3 9 7 11 1 5 1RRR? ?????. 查 参考资料 2,107 页 吉 利 兰 联 图 得min ? ?? 解得实际塔板数 ? 其余实际塔板数的确定见表。 表 实际塔板数的确定 R min1RRR?? min2NNN?? TN R min1RRR?? min2NNN?? N 13 15 14 16 016 由上表可见，当 ~15R? 之间时塔板数变化为最慢，所以 ? 块。 取实际塔板数 100N? 块 计算板效率，查 参考资料 2,109 页式（ 653） 7 8 .9 51 0 0 % 1 0 0 % 7 8 .9 5 %100TT NE N? ? ? ? ? （ ） 式中 TE —— 塔板效率； TN —— 理论塔板数，块； N —— 实际塔板数，块。 确定进料位置 因为 ` 1 . 1 1 3 6 1 . 1 1 1 1 1 . 1 1 2 3m D F? ? ?? ? ? ? ? 西北大学专科毕业论文（设计） 12 1 0 . 9 9 6 2 1 0 . 9 3 0 6lg lg1 1 0 . 9 9 6 2 0 . 9 3 0 6` 1 1 2 6 . 9 3l g ` l g 1 . 1 1 2 3DFDFmmxxxxN???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ???? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? 已查得 m in 1RRR? ?? min` ? ?? 由此解得 ： 34N ??层（不包 括进料板），故进料板为塔顶数起的第34层理论板处。 全塔热量衡算 冷凝器的热量衡算 按 参考资料 6,31 页式（ 627） ? ?? ?? ?? ?1P V D LDV D i viLD i LiQ R H H DH y H H VH x H H L? ? ?? ? ?? ? ???混 合混 合 （ ） 式中 P。